基于工业互联网的工程机械制造数字化管理体系建设

基于工业互联网的工程机械制造数字化管理体系建设

樊庆征1,王二虎2

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摘要：传统机械加工方式主要是车、铣、刨、钻、镗等，其生产过程中依靠人为操作各类型机器设备，通过制定工艺加工工序，完成其产品的生产制造。随着科学技术的发展，涌现出了越来越多的新兴制造技术，本文对工业互联网的工程机械制造数字化管理体系进行分析，以供参考。

关键词：工业互联网；机械制造；数字化

引言

在机械制造行业领域，机械设计工作非常关键，唯有高质量完成机械设计工作，才能保证机械制造质量。而随着机械设计制造行业的发展，除了要汲取传统技术工艺的经验以外，更要与现代科学技术结合，尤其是随着用户需求的不断增多与提高，一定要重视数字化与智能化技术的应用，才能最大限度地满足用户的需求。

1现代数字化设计制造技术概述

现代数字化设计制造技术主要是将互联网、云计算、区块链以及机器人等技术与机械设计制造技术相融合，根据客户需求和工作特点对机械产品进行仿真建模，以此生产符合用户需求的机械产品。智能制造的关键技术是数字化设计与制造。相比传统的机械设计制造技术，现代数字化设计制造技术突出了“数字化”的优势，具有以下特点：1）建模仿真。传统的机械设计制造技术往往需要按照机械产品的模型进行相应的设计，需要进行实物建模，这样不仅浪费设计费用，而且还增加了设计周期，导致所生产的机械产品滞后于市场发展速度。而现代数字化设计制造技术则通过利用大数据技术的海量分析功能、预算功能对机械产品参数进行综合分析并且建模，这样可以有效地提升机械产品的设计效率，避免重复实物建模的弊端，大大节约了机械产品的设计成本。例如在汽车涡轮盘设计上，传统的设计制造需要多次建模实验才能大量生产，但是使用现代数字化设计制造技术则可以通过仿真实验的方式对设计汽车涡轮盘进行实验，有效压缩了产品的投产时间，提升了我国机械制造的研发能力。2）实现面向可装配的设计。传统的机械设计制造技术需要根据不同产品的规格而构建模型，但是数字化设计制造技术则实现了面向装配的集中化管理。众所周知，数字化设计制造技术面对的是数学模型，其通过仿真界面进入仿真服务器和生产管理模型后，会形成产品设计模型、生产过程模型以及虚拟设备模型等，最终得到相应的硬件资源，从而最终构建针对不同类型机械产品的生产信息模型，有效提升了机械产品的生产质量。例如通过现代数字化设计制造技术构建可调整的参数模型，能够围绕客户的要求优化调整机械生产参数，从而实现对整个机械制造设计生产过程的追踪监督，提升产品的内在品质。3）集成化特点。随着大数据技术的发展，现代数字化设计制造技术涉及多个领域，尤其是在智能制造背景下，在机械产品设计生产中都会应用到现代数字化设计制造技术，利用该技术优化机械产品的设计生产流程。同时为了实现机械设备的自动化、智能化、网络化发展，需要融合多种数字化设计制造技术，以此提升产品的质量。因此，随着数字化技术的发展与融合，产业边界越来越模糊。

2机械设计制造数字化与智能化的应用优势

2.1提高机械设计制造工作效率

在传统的机械设计制造过程中，会因为存在多方因素的局限，所以行业发展中还存在技术工艺繁杂、效率偏低的问题，导致技术人员的工作时间普遍较长，人才流失率较高，形成对行业发展的不良影响。而随着数字化与智能化技术的引入，与机械设计制造有机结合，不仅优化了技术人员的工作环境，同时也提高了工作效率。尤其是产品生产制造过程中，自动化生产线的开发，使得传统的工艺流程得到简化，节省了大量人力资源，原本要多人完成的工作，只需要一人与自动化机器搭配便可完成，大大提高了产品生产效率。另外，在智能化的管理体系中，能够实现对产品生产过程的智能化检测与问题解决，最大程度保障了产品制造质量。总而言之，数字化与智能化技术的应用，提高了生产线工艺的标准化程度，使得机械设计制造工作效率与产品质量得以全面提高。

2.2简化生产操作技术

在过去的机械设计制造工作中，由于生产方式以人工为主，所以对每一位技术人员的生产操作技术要求非常高。而随着数字化与智能化技术的应用，推动生产线的智能化升级，不仅如上述所言减少了技术人员的数量，也进一步简化了操作技术要求，以前较为复杂的生产操作技术也变得更为简单。另外，生产流程有了数字化的加持，质量标准能得到统一，有助于生产质量的全面提高。

3基于工业互联网的工程机械制造数字化管理体系建设

3.1能力建设，产品流程和服务数字化

基于可靠性分析的服务BOM管理。在新机型EBOM（设计BOM）发布后，将EBOM自动推送并转换为机型SBOM，数据源头为产品EBOM。同时，支持机型SBOM（服务BOM）的手工调整，物料服务属性的添加，外购件子件信息的导入，进行2D/3D示意图的绘制并和机型SBOM关联。在设备下线时，自动触发图册编制工作待办，通过机型SBOM与订单BOM比对，系统自动生成实例SBOM。一体化变更统一管理。当设计发生变更处理，变更通知发布后，推送到X-GSS系统，将进行机型SBOM变更影响判别。系统自动检查设计变更通告中受影响对象是否存在服务视图（Service），若存在，系统创建服务变更通告（S-ECN），能及时触发机型SBOM更改。系统实现了一体化变更，设计变更的任务自动推送，保障机型SBOM和实例SBOM数据更改的及时性、准确性。变更时实现批量更改图册、手册，提高效率，在变更通告中，通过收集受影响对象的分析，用户可添加受影响的实例SBOM/手册发布结构，实现一处更改，图册、手册批量自动更新发布。

3.2经营升级，企业运营管理数字化

大数据分析指导市场宏观管控。利用物联网技术构建的产品可视化监控平台由地理信息系统、管理信息系统、故障诊断系统和维修保养服务系统构成，以大数据分析等技术为手段，为市场销售、售后服务、产品设计、风险管控带来了新的驱动模式，实现了主机设备的位置跟踪、远程控制、数据采集，以及能耗综合分析，通过产品分布统计、工况分析、保养提醒、故障诊断、历史回放、资源调度、手机智能管家等功能提高售后服务效率、支持营销服务决策、培养客户对产品的自我管理意识，实现在产品运输、融资产品安全、售后服务管理、客户自主平台等领域的全面应用。大数据分析优化能源管理。通过将除尘设备风机的开停状态与机器人焊接信号关联，机器人焊接时除尘风机自动开启，停止焊接时除尘风机自动关闭。改善前，设备待机功率为3.13KW，改善后设备待机功率为0.84KW，通过大数据统计分析，单台设备单月可减少除尘风机开启时间218.67h，133台焊接机器人，年降低能源费用61.5万元。

结束语

数字化改变了传统机械制造的模式，在机械的不同领域都有不同程度的发展，节约了成本，提高了生产效率等，一定程度上推进了机械制造行业的进步，它在机械制造应用方面仍有很多的发展空间。猜想只要未来能够突破使用更硬的材料进行粘合，数字化技术必定会有更大的飞跃。在当前大数字化时代，相信数字化技术有更好的发展前景。

参考文献

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